Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Phát hiện gliadin, tác nhân gây dị ứng thực phẩm, không có nhãn bằng phương pháp apta-PCR thời gian thực
Tóm tắt
Bệnh Celiac là một bệnh viêm ruột liên quan đến miễn dịch, được kích hoạt bởi việc tiêu thụ gluten. Phương pháp điều trị hiệu quả duy nhất là chế độ ăn kiêng không có gluten suốt đời, yêu cầu ngành công nghiệp thực phẩm kiểm soát chặt chẽ hàm lượng gluten trong sản phẩm của họ. Đến nay, đã có nhiều phương pháp định lượng gluten sử dụng kháng thể được các cơ quan pháp lý, như Codex Alimentarius, khuyên dùng. Tuy nhiên, mặc dù các xét nghiệm dựa trên kháng thể này thể hiện độ nhạy và độ đặc hiệu cao, việc sản xuất kháng thể một cách tự nhiên yêu cầu việc giết chết động vật ký sinh và tốn thời gian cũng như chi phí tương đối cao. Aptamer là các ligand axit nucleic đơn xoắn, có cấu trúc và liên kết với ái lực cao và độ đặc hiệu với mục tiêu tương ứng của chúng, nhằm tìm kiếm một phương pháp thay thế khả thi và tiết kiệm chi phí cho việc sử dụng kháng thể. Trong bài báo này, chúng tôi báo cáo về sự tiến hoá có hệ thống của các ligand thông qua việc làm giàu cấp số nhân (SELEX) nhằm chọn lọc một aptamer DNA chống lại gliadin từ một thư viện DNA tổ hợp và ứng dụng của nó trong một xét nghiệm phát hiện mới. Xét đến bản chất kỵ nước của mục tiêu gliadin, định dạng đĩa microtitre đã được tận dụng cho SELEX, nơi mục tiêu được cố định thông qua các tương tác kỵ nước, do đó phơi bày các aptatope có thể tương tác với thư viện DNA. Quá trình tiến hoá được theo dõi bằng phản ứng plasmon bề mặt, và sau tám vòng SELEX, hồ DNA được làm giàu đã được nhân bản, giải trình tự và một mô hình đồng thuận rõ ràng đã được xác định. Một xét nghiệm apta-PCR đã được phát triển, trong đó sự cạnh tranh cho aptamer diễn ra giữa gliadin được cố định trên bề mặt và gliadin trong mẫu mục tiêu, tương tự như định dạng cạnh tranh ELISA, trong đó mẫu càng chứa nhiều mục tiêu thì càng ít aptamer sẽ liên kết với gliadin được cố định. Sau quá trình cạnh tranh, bất kỳ aptamer nào liên kết với gliadin được cố định đều được tách ra bằng nhiệt và được khuếch đại định lượng bằng cách sử dụng PCR thời gian thực, đạt được giới hạn phát hiện khoảng 2 nM (100 ng mL−1). Độ đặc hiệu của aptamer được lựa chọn đã được chứng minh và không có phản ứng chéo nào được quan sát thấy với streptavidin, albumin huyết thanh bò hoặc IgG kháng gliadin.
Từ khóa
#Bệnh Celiac #gliadin #aptamer #SELEX #PCR thời gian thựcTài liệu tham khảo
Haraszi R, Chassaigne H, Maquet A, Ulberth F (2011) Analytical methods for detection of gluten in food—method developments in support of food labeling legislation. J AOAC Int 94:1006–1025
Denery-Papini S, Nicolas Y, Popineau Y (1999) Efficiency and limitations of immunochemical assays for the testing of gluten-free foods. J Cereal Sci 30:121–131. doi:10.1006/jcrs.1999.0268
Zeltner D, Glomb MA, Maede D (2008) Real-time PCR systems for the detection of the gluten-containing cereals wheat, spelt, kamut, rye, barley and oat. Eur Food Res Technol 228:321–330. doi:10.1007/s00217-008-0937-4
Gold L, Janjic N, Knolle PA et al (2012) Aptamers and the RNA world, past and present. Cold Spring Harb Perspect Biol 4:a003582–a003582. doi:10.1101/cshperspect.a003582
Kubik MF, Bell C, Fitzwater T et al (1997) Isolation and characterization of 2′-fluoro-, 2′-amino-, and 2′-fluoro-/amino-modified RNA ligands to human IFN-gamma that inhibit receptor binding. J Immunol 159:259–267
Ellington AD, Szostak JW (1992) Selection in vitro of single-stranded DNA molecules that fold into specific ligand-binding structures. Nature 355:850–852
Bruno JG (1997) In vitro selection of DNA to chloroaromatics using magnetic microbead-based affinity separation and fluorescence detection. Biochem Biophys Res Commun 234:117–120. doi:10.1006/bbrc.1997.6517
Mairal T, Özalp VC, Lozano Sánchez P et al (2007) Aptamers: molecular tools for analytical applications. Anal Bioanal Chem 390:989–1007. doi:10.1007/s00216-007-1346-4
Mayer G (2009) The chemical biology of aptamers. Angew Chem Int Ed 48:2672–2689. doi:10.1002/anie.200804643
Patel DJ, Suri AK (2000) Structure, recognition and discrimination in RNA aptamer complexes with cofactors, amino acids, drugs and aminoglycoside antibiotics. J Biotechnol 74:39–60
Syed MA, Pervaiz S (2010) Advances in aptamers. Oligonucleotides 20:215–224. doi:10.1089/oli.2010.0234
Luzi E, Minunni M, Tombelli S, Mascini M (2003) New trends in affinity sensing. TrAC Trends Anal Chem 22:810–818. doi:10.1016/S0165-9936(03)01208-1
Kimoto M, Yamashige R, Matsunaga K-I et al (2013) Generation of high-affinity DNA aptamers using an expanded genetic alphabet. Nat Biotechnol 31:453–457. doi:10.1038/nbt.2556
Stojanovic MN, Worgall TS (2010) Detecting hydrophobic molecules with nucleic acid-based receptors. Curr Opin Chem Biol 14:751–757. doi:10.1016/j.cbpa.2010.07.008
Kato T, Takemura T, Yano K et al (2000) In vitro selection of DNA aptamers which bind to cholic acid. Biochim Biophys Acta 1493:12–18
Betat H, Vogel S, Struhalla M et al (2005) Aptamers that recognize the lipid moiety of the antibiotic moenomycin A. Biol Chem 384:1497–1500
Kim YS, Hyun CJ, Kim IA, Gu MB (2010) Isolation and characterization of enantioselective DNA aptamers for ibuprofen. Bioorg Med Chem 18:3467–3473. doi:10.1016/j.bmc.2010.03.074
Low SY, Hill JE, Peccia J (2009) Biochemical and biophysical research communications. Biochem Biophys Res Commun 386:544–548. doi:10.1016/j.bbrc.2009.06.089
Nadal P, Pinto A, Svobodova M et al (2012) DNA aptamers against the Lup an 1 food allergen. PLoS ONE 7:e35253. doi:10.1371/journal.pone.0035253
DuPont FM, Chan R, Lopez R, Vensel WH (2005) Sequential extraction and quantitative recovery of gliadins, glutenins, and other proteins from small samples of wheat flour. J Agric Food Chem 53:1575–1584. doi:10.1021/jf048697l
Larkin MA, Blackshields G, Brown NP et al (2007) Clustal W and Clustal X version 2.0. Bioinformatics 23:2947–2948. doi:10.1093/bioinformatics/btm404
Ahmed M-SL, Dolf A, Endl E et al (2010) Fluorescence-activated cell sorting for aptamer SELEX with cell mixtures. Nat Protoc 5:1993–2004. doi:10.1038/nprot.2010.163
Zhang Q, Landgraf R (2012) Selecting molecular recognition. What can existing aptamers tell us about their inherent recognition capabilities and modes of interaction? Pharmaceuticals 5:493–513. doi:10.3390/ph5050493
Örnebro J, Wahlgren M, Eliasson A-C et al (1999) Adsorption of α-, β-, γ-and ω-gliadins onto hydrophobic surfaces. J Cereal Sci 30:105–114
Tok JBH, Fischer NO (2008) Single microbead SELEX for efficient ssDNA aptamer generation against botulinum neurotoxin. Chem Commun 16:1883–1885. doi:10.1039/b717936g
Zuker M, Mathews DH, Turner DH (1999) Algorithms and thermodynamics for RNA secondary structure prediction: a practical guide. RNA Biochem Biotechnol 70:11–43
Sano T, Smith CL, Cantor CR (1992) Immuno-PCR: very sensitive antigen detection by means of specific antibody–DNA conjugates. Science 258:120–122
Niemeyer CM, Adler M, Wacker R (2005) Immuno-PCR: high sensitivity detection of proteins by nucleic acid amplification. Trends Biotechnol 23:208–216. doi:10.1016/j.tibtech.2005.02.006
Fischer NO, Tok JBH, Tarasow TM (2008) Massively parallel interrogation of aptamer sequence, structure and function. PLoS ONE 3:e2720. doi:10.1371/journal.pone.0002720.s006
Lee H-J, Kim BC, Kim K-W et al (2009) A sensitive method to detect Escherichia coli based on immunomagnetic separation and real-time PCR amplification of aptamers. Biosens Bioelectron 24:3550–3555. doi:10.1016/j.bios.2009.05.010
Yoshida Y, Sakai N, Masuda H et al (2008) Rabbit antibody detection with RNA aptamers. Anal Biochem 375:217–222. doi:10.1016/j.ab.2008.01.005
Yoshida Y, Horii K, Sakai N et al (2009) Antibody-specific aptamer-based PCR analysis for sensitive protein detection. Anal Bioanal Chem 395:1089–1096. doi:10.1007/s00216-009-3041-0
Pinto A, Bermudo Redondo MC, Özalp VC, O’Sullivan CK (2009) Real-time apta-PCR for 20000-fold improvement in detection limit. Mol BioSyst 5:548. doi:10.1039/b814398f
Pinto A, Lennarz S, Rodrigues-Correia A et al (2012) Functional detection of proteins by caged aptamers. ACS Chem Biol 7:360–366. doi:10.1021/cb2003835
Gujral N, Suresh MR, Sunwoo HH (2012) Quantitative double antibody sandwich ELISA for the determination of gliadin. J Immunoassay Immunochem 33:339–351. doi:10.1080/15321819.2012.655823